泛素化研究取得進展

泛素化是指泛素(一類低分子量的蛋白質)分子在一系列特殊的酶作用下，將細胞內的蛋白質分類，從中選出靶蛋白分子，對靶蛋白進行特異性修飾的過程。泛素化在蛋白質的定位、代謝、功能、調節和降解中起重要作用，同時參與細胞周期、增殖、凋亡、分化、轉移等幾乎一切生命活動的調控。泛素化與腫瘤、心血管等疾病的發病密切相關。作為近年來生物化學研究的重大成果之一，泛素化成為研究、開發新藥物的新靶點。

近日，受Nature Protocols雜志邀請，中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院張小飛研究組與荷蘭內梅亨大學共同發表了一篇系統鑒定泛素相互作用蛋白研究方法的指南論文。根據與蛋白質底物連接的蛋白分子數量和拓撲結構，泛素化分為單泛素化、多位點單泛素化和多聚泛素化，其中同型多聚泛素化又可能細分為8個亞型。現階段，人們對于細胞是通過哪些泛素，結合蛋白識別不同類型的多聚泛素化，仍處于個案研究，缺少系統性。

近年來，張小飛研究組與荷蘭內梅亨大學、荷蘭萊頓大學開發了一種泛素相互作用親和富集-質譜（簡稱“UbIA-MS”）的方法。該方法可以全面快速鑒定來自細胞裂解液中所有泛素鏈的相互作用蛋白。相關研究發表在Molecular Cell雜志上并受到同期雜志評論文章的高度評價。評論文章指出，“這篇文章建立了一個新的用于研究泛素化信號通路的技術并提供了一系列特異的二聚泛素鏈的相互作用蛋白。他們現在展示質譜技術可以用于系統地鑒定泛素信號的特異相互作用蛋白。這項新技術和新發現的泛素相互作用蛋白將促進泛素信號研究領域的發展”。

張小飛研究組與荷蘭內梅亨大學共同發表了一篇詳細介紹該方法的指南，論文介紹UbIA-MS方法分為五個步驟。首先，點擊化學合成不被去泛素化酶水解的泛素鏈；其次，體外親和并純化與泛素相互作用的蛋白；再次，將與柱子相互作用的蛋白消化為多肽；然后，運用液相色譜（LC）-質譜MS/MS進行分析；最后，通過數據分析以鑒別富集的蛋白質的差異。

這一方法優勢是從原始的細胞裂解物中富集廣泛的相互作用蛋白，這些內源表達的蛋白含有生物學相關的翻譯后修飾并以蛋白質復合物的形式存在。另外，運用這種方法，使用的化學合成的不可水解的二聚泛素體，其模擬天然的二聚泛素體不會被內源行去泛素化酶（DUB）切割斷裂。

這一技術的應用將有助于深入分析細胞是如何區分不同類型的泛素化修飾。該指南論文提供的數據分析軟件，可用于快速地分析其他蛋白質譜相關數據，并給出不同類型的數據圖表。